Gedanken zur Dunklen Materie | Seite 9 | Astronomie.de - Der Treffpunkt für Astronomie

Gedanken zur Dunklen Materie

holger_merlitz

Mitglied
Alex,

das würde ja auch von der Distanz abhängen, denn je weiter, desto schneller die Expansion. Ich würde als naiven Ansatz mal die Expansionsbeschleunigung mit der gravitativen Fallbeschleunigung gleichsetzen. Die Rechnung kannst Du bei schlechtem Wetter mal selber versuchen :)

Viele Grüße,
Holger
 

P_E_T_E_R

Mitglied
aber [bei] welcher Kraft (Zahl in Newton) fängt die Expansion [an] zu überwiegen? Ist es 1 N, 20 N?
Das ist so keine sinnvolle Frage - wenn zwei Kräfte miteinander konkurrieren, dann gewinnt immer die stärkere von beiden, egal ob das jetzt auf dem Niveau von 2 Newton gegenüber 1 Newton passiert, oder bei 2 x 10^-30 Newton gegenüber 1 x 10^-30 Newton.

Eine vernünftige Charakterisierung der Situation wurde aber weiter oben von Mischa in Post #198 gegeben:
Superhaufen sind in einer lambda-CDM Kosmologie dann gravitativ gebunden (widerstehen also der beschleunigten Expansion), wenn ihre mittlere Dichte heute in etwa das 2.4-fache der kritischen Dichte betraegt.
Siehe dazu Eq. 13 in Future Evolution of Bound Superclusters in an Accelerating Universe

Die kritische Dichte beträgt 8.5 x 10^-27 kg/m³. Die Expansion dominiert demnach also unterhalb einer Dichte von 20 x 10^-27 kg/m³. Ein Proton hat eine Masse von 1.7 x 10^-27 kg. Die Grenzdichte, unterhalb der die Expansion dominiert, liegt also bei 12 Protonen pro Kubikmeter.
 
Zuletzt bearbeitet:

kirk11

Mitglied
@ holger_merlitz

Zum Thema Überdruck:

Der Kollaps hatte ja schon stattgefunden, deswegen soll es ja die Singularität gegeben haben.
Überdichte würde das was ich meine übrigens wohl besser ausdrücken als Überdruck.

Am Beginn der Inflation soll ja das Universum gerade mal die Ausdehnung eines Protons gehabt haben. Alles was es in unserem Universum geben wird in ein Proton gepackt - wie dicht muss das wohl sein ??
Und das bevor sich Materie und Antimaterie weitgehend gegenseitig eliminiert haben und der kleine verbliebene Überhang an Materie langsam unser Universum gebildet hat.

Ein Schlüssel zum besseren zukünftigen Verständnis extremer Verhältnisse ist wohl die Dichte von Singularitäten - schon jenseits von gut und böse bei SL, aber erst recht in Zusammenhang mit dem Urknall...
 

kirk11

Mitglied
Zum Thema Inflation hatte ich nicht akurat zitiert, die Berechnungen sind noch extremer:

'Der Bereich, der dem heute beobachtbaren Universum entspricht, hätte dabei der Theorie zufolge von einem Durchmesser, der den eines Protons weit unterschreitet, auf etwa 10 cm expandieren müssen.'
 

kirk11

Mitglied
@ holger_merlitz

Zum besseren Verständnis:

Gehen wir von einem Superhaufen aus mit einer Dichte über dem Grenzwert von 2,4 und einer Ausdehnung x, welche durch die beiden Grenzsterne a + b gekennzeichnet wird.

Die Entfernung von a nach b sollte gleich bleiben solange der Grenzwert nicht unterschritten wird.

Gehen wir jetzt (vereinfacht) davon aus dass in eine Richtung ein Void mit der Ausdehnung y anschliesst und dann eine Galaxie mit dem Grenzstern c.

Der Bereich von b nach c sollte natürlich von der Expansion betroffen sein und sich entsprechend ausdehnen. Setzen wir dafür den Wert 100 an.

Jetzt geht es um den Raum von a - c.

Wenn man in diesem Beispiel davon ausgeht dass die Wegstrecke von a nach b und von b nach c in etwa gleich gross ist, ergibt sich jetzt für a - c ein Ausdehnungswert von - 200, soweit ich Dich verstanden habe, obwohl der Wert von a - b 0 beträgt.
 

holger_merlitz

Mitglied
Deine Rechnung konnte ich jetzt nicht ganz kapieren, es ist allerdings auch einfacher, als es auf den ersten Blick scheint:

Ein Galaxiencluster ist ja etwas Dynamisches - jede Galaxie bewegt sich und kreist irgendwie um den Schwerpunkt des Clusters. Daher hat dieser Cluster einen mittleren Radius R. Wenn die Dichte des Clusters hinreichend hoch ist, dann bleibt er stabil und R ändert sich im Mittel nicht. Ist die Dichte unterhalb einer kritischen Dichte, dann bleibt der Cluster nicht stabil und driftet aufgrund der Expansion des Raumes auseinander.

Achtung: Dieses Auseinanderdriften ist keine Antigravitation :)

Viele Grüße,
Holger
 

kirk11

Mitglied
Ok R ändert sich im Mittel nicht soweit ist das ganz klar.

Aber expandiert der Raum innerhalb von R ohne dass die durch die Gravitation verbundene Materie mitexpandiert ?

Um das festzustellen zu können habe ich einen Stern c ausserhalb (meinetwegen ein Einzelstern damit es nicht wieder durch Rotation komplexer wird) postuliert.

Man kann zur Messung auch noch einen 2. Stern d ausserhalb des Clusters postulieren, sinnvollerweise dann auf der anderen Seite.

Wenn man sich die Entfernung der beiden Sterne ausrechnet und die Expansion des Raumes zwischen ihnen, dann wäre es interessant ob die Expansion homogen stattfindet oder im Bereich von R geringer (oder gar nicht) !?

Ich kann es auch so auf den Punkt bringen:
Expandiert (ganz allgemein) der Raum unabhängig davon wie viel Materie sich im jeweiligen Raumsektor befindet ?
Nur der Raum, nicht ob die jeweils enthaltene Materie mitexpandiert...
 

kirk11

Mitglied
Das macht es für mich wahrscheinlicher dass die Raumexpansion als eine immanente Eigenschaft des Raumes beschrieben werden könnte.
Gültig von Beginn an und sie kommt umso mehr zum Tragen je mehr Raum vorhanden ist.

Quasi eine Art von 'Teilung' wo sich etwas in einem bestimmten Tempo dupliziert bzw. In späterer Folge multipliziert.

Man könnte das ganz grob mit Zellteilung oder auch dem Verhalten von Viren vergleichen.

Wenn die Ursache dafür (dunkle) Energie ist, dann müsste die Gesamtbilanz Energie + Masse eine steigende Tendenz haben.
Ausser die DE wird aus etwas umgewandelt was dann wieder in der Energie + Masse-Bilanz entsprechend geringer würde sodass die Gesamtbilanz gleich bliebe.

Jedenfalls könnten es solche Gedankenansätze plausibler machen, warum die Expansion des Raumes so homogen und unabhängig von der Materiedichte stattfinden kann.
 

kirk11

Mitglied
Dann wirst du wohl für immer in diesem Modell gefangen bleiben und keine weiteren Erkenntnisse gewinnen können.

Viele Grüße
Alex
Zum Thema Erkenntnisse gewinnen:

Für jeden welcher diesen Fachbereich nicht studiert hat (Astrophysik, Astronomie,...) gilt nach meiner Einschätzung - um Erkenntnisse zu gewinnen - im 1. Schritt sich in die Materie bzw. das spezielle Thema welches einen interessiert 'einzulesen', z. B. über Wikipedia, aber noch besser zusätzlich weiterführend noch mit Hilfe von Fachartikeln z.B. von Universitäten.

Das ist der wichtigste Teil Erkenntnisse weil dieser auf der Arbeit unzähliger Fachleuten beruht, jeweils so ziemlich der aktuelle Stand des Wissens / der Forschung.

Wenn man diesen Schritt absolviert ist und entsprechend interessiert ist, dann macht es aber durchaus auch Sinn sich seine eigenen Gedanken zu machen. Es gibt in vielen Bereichen zwar eine Theorie welche die Mehrheit vertritt, aber auch alternative Theorien welche noch nicht (endgültig) falsifiziert wurden. Auch gibt es viele Bereiche wo der Durchbruch noch nicht oder nur teilweise geschafft ist, z. B. im Bereich DM, DE, SL oder auch dem Urknall.

Weltweit Millionen an 'Hobby-Astrophysikern' können durchaus von Zeit zu Zeit eine vernünftigen neuen (Denk-)Ansatz finden und die 'Profis' können dann versuchen, diesen weiterzuverfolgen bzw. mathematisch / Formel-technisch abzuklopfen und das kann helfen, in dem einen oder anderen Bereich Fortschritte zu erzielen.

Gerade die Ausgangslage dass man als 'Hobby-Astrophysiker' noch nicht (wie wohl die meisten 'Profis') in den meisten Punkten die jeweilige Mehrmeitsmeinung fix übernommen hat, kann dazu führen sich mit manchem aus relativ unvoreingemommener Betrachtungs- und Denkweise auseinanderzusetzen welches dazu führen kann dass man nicht immer zu Überlegungen kommt, welche sowieso schon altbekannt sind.

Ein Beispiel wo ich z.B. ein Problem mit der 'offiziellen' Theorie habe (zum Thema frühe Inflation):

...Der Bereich, der dem heute beobachtbaren Universum entspricht, hätte dabei der Theorie zufolge von einem Durchmesser, der den eines Protons weit unterschreitet,...

Das wird so widerspruchslos akzeptiert, aber ich kann das bei bestem Willen weder nachvollziehen noch glauben. Es gibt für mich in der Astrophysik keine anerkannte Theorie welche das erklären könnte.
Wenn es eine anerkannte Stringtheorie gäbe, wo zusätzliche Dimensionen z.B. in Elementar-Teilchen-Größe existieren dann wäre das schon ein Spur plausibler - aber davon ist mir nichts bekannt.
Es macht für mich irgendwie wenig Sinn solche Berechnungen als richtig zu postulieren, wenn sie mit unserem derzeitgen Wissensstand (der Möglichkeit einer so hohen Dichte) eigentlich nicht in Einklang zu bringen sind.
 

holger_merlitz

Mitglied
Das wird so widerspruchslos akzeptiert, aber ich kann das bei bestem Willen weder nachvollziehen noch glauben. Es gibt für mich in der Astrophysik keine anerkannte Theorie welche das erklären könnte.
Aber das ist doch der springende Punkt: Du kannst es nicht nachvollziehen und glauben - meinst Du nicht, dass das an Deiner lückenhaften Ausbildung in diesem Fachbereich liegen könnte? Meinst Du denn wirklich, dass die Astrophysiker und Kosmologen sich diese Plausibilitätsfragen nicht auch gestellt und immer wieder getestet und überprüft haben? Jede Publikation, jede neue Idee wird zunächst von Gutachtern aus den jeweilgen Fachbereichen geprüft, bevor sie verbreitet wird. Auf Konferenzen wird so lange diskutiert und gestritten, bis die Fehler in den Theorien Schritt für Schritt eliminiert werden.

Glaube mir, die Theorie existiert und ist vereinbar mit dem Wissen, das wir in verschiedenen Disziplinen der Physik zusammengetragen haben, und das Du - natürlich - in vielen Details nicht nachvollziehen kannst. Ich wiederhole mich: Moderne Physik ist nicht immer anschaulich. Manche Dinge, die sich etabliert haben, wirst Du Dir mit Deiner Vorstellungskraft nicht plausibel machen können. Deshalb glaube ich auch nicht, dass 10000 Amateure neue Impulse für fundamentale Theorien geben können - die Zeiten, in denen man allein durch Nachdenken fundamentale Fragen lösen konnte, sind längst vorbei. Man braucht viele Jahre an formaler Ausbildung in Physik und Mathematik, um die bestehenden Theorien überhaupt begreifen zu können. Die offenen Fragen der theoretischen Physik sind bei weitem zu hart, um sie durch Schwarmintelligenz zahlreicher Amateure lösen zu können.

Viele Grüße,
Holger
 

kirk11

Mitglied
Aber das ist doch der springende Punkt: Du kannst es nicht nachvollziehen und glauben - meinst Du nicht, dass das an Deiner lückenhaften Ausbildung in diesem Fachbereich liegen könnte?

Ich habe in den letztem Monaten sehr viel zum Thema Astrophysik gelesen;
von dem was als 'Mainstream' gehandelt wird, halte ich sicher 99,9 % zumindest im weiteren Sinne für plausibel (es wäre vermessen zu behaupten dass ich deswegen auch alles nachvollziehen kann...).
Aber was ich zuvor angesprochen habe, ist eine der wenigen Ausnahmen.

Vielleicht ist es ja auch schlecht formuliert; aber für mich ist es eine ziemlich konkrete Größenangabe: der Bruchteil eines Protons enthält (zu diesem frühen Zeitpunkt) unser Universum.

Wenn ich Dich fragen würde, welches Teilchen (oder welche Energie) eine dermaßen hohe Dichte haben kann, dann würde ich wahrscheinlich als (ehrliche) Antwort bekommen:

das wissen wir nicht, die nächsten 100 Jahre werden wir es wahrscheinlich auch noch nicht wissen aber irgendwann werden wir es erforschen können...

Wenn das alles doch schon geklärt sein sollte, dann wärst Du ja vielleicht so nett, mir einen Link zu verraten, wo auf diese Thematik eingegangen wird.

Ob ich das dann verstehe oder nicht, dies ist ja mein Problem... ;)

Aber ich denke nicht dass es in diese Richtung gehen sollte, dass immer mehr Bereiche der Astrophysik zu einer Art Geheimwissenschaft wird, wo Nicht-Eingeweihte sich gar nicht mal damit beschäftigen sollten.
In groben Zügen läßt sich fast alles erklären / verstehen, wenn man einigermaßen geistig fit ist, das ist zumindest meine Überzeugung.
 

holger_merlitz

Mitglied
Das ist natürlich keine Geheimwissenschaft - alle Ergebnisse sind publiziert und jedem Interessierten zugänglich. Die Frage ist natürlich, wie viel man davon verstehen kann. Ich bin promovierter theoretischer Physiker, aber die meisten Originalarbeiten der Kollegen von der Astrophysik verstehe ich nicht, da ich mich auf andere Bereiche spezialisiert habe.

Bleiben populärwissenschaftliche Schriften, die durchaus gut sein können, oft aber zu reißerisch sind, damit mehr Leser sich dafür interessieren. Hier besteht auch das Problem, dass oft anschauliche Bilder verwendet werden, die dem Leser die falsche Gewissheit vermitteln, jetzt alles verstanden zu haben. In Wirklichkeit sind solche Vereinfachungen oft höchst problematisch, denn sie vermitteln den falschen Anschein, dass die angesprochenen Vorgänge anschaulich seien.

Nachdem Du jetzt die ersten Lektionen auf Wiki und ähnlichen Seiten gelernt hast, ist der nächste logische Schritt Die Kosmologie von Edward Harrison. Die gibt es auch in einer deutschen Ausgabe - finde das Buch am besten in einer Bibliothek oder gebraucht in einem Antiquariat. Nicht auf dem allerletzten Stand, aber die Grundlagen hervorragend erklärend, ist dieser Text nicht allzu schwierig, aber immer tiefsinnig. Wenn Du am Ball bleibst, wirst Du ein halbes Jahr damit beschäftigt sein und danach sehr gute Grundlagen besitzen, um die schwierigeren Fachbücher zum Thema angehen zu können.

Viele Grüße,
Holger
 

kirk11

Mitglied
Zuerst danke für Deinen Sachliteratur-Tipp - ich bin ein eifriger Leser und einmal in diese Richtung zu schmökern wäre sicher interessant und natürlich auch hilfreich für meinen astrophysikalischen Horizont.

Trotzdem möchte ich obiges Thema weiterführen.

Ich habe (sollte ich den Eindruck vermittelt haben) nie bezweifelt dass es so etwas wie den Urknall gegeben hat. Schon allein dass es (soweit bekannt ist) keine Materie gibt, welche älter als diese ~ 13,7 Milliarden Jahre alt ist, legt es extrem nahe dass es für das uns bekannte Universum einen zeitlichen Anfangspunkt gibt.

Was ich bezweifle ist dass der Urknall genau so abgelaufen ist, wie ich es in obigen Zitat beschrieben habe; dazu habe ich noch erwähnt dass - sollte ich diesbezüglich falsch liegen - nach meinem Wissen es bisher keine Erklärung für die extreme (Energie-)Dichte gibt, die in diesem Zusammenhang postuliert wurde.

Im Artikel unterhalb wird u.a. auch genau auf diesen Aspekt eingegangen:


Der Urknalltheorie zufolge war unser Universum anfangs unendlich dicht und heiß und dehnt sich seither aus. Diese Theorie lässt sich aber mit den derzeitigen physikalischen Modellen nicht erklären.

„Die Unendlichkeit bedeutet, dass alle unsere physikalischen Theorien beim Urknall zusammenbrechen, sodass wir den Urknall nicht wirklich verstehen“, erklärt Jean-Luc Lehners vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik.


Jetzt haben wir - wieder einmal - die Situation, dass Meinung gegen Meinung steht - immerhin ist dieser gute Mann schwerpunktmäßig Gravitationsphysiker.
Und hat deswegen keine Wissensdefizite welche mir man zu recht unterstellen könnte.

Wobei ich den großen Zweifel weniger an der ursprünglichen unendlichen Dichte habe - da geht es vermutlich um eine Singularität, wo ich sehr vieles für möglich halte und die Erforschung und das Verständnis derselbigen erst am Anfang steht.

Sondern um die konkrete Angabe (in der frühen Inflation) dass das Universum die Größe eines Protonen-Bruchteil hatte.

Wenn Du das schlüssig erklären könntest wäre nicht nur ich dankbar sondern vermutlich auch Dr. Lehner sowie viele weitere Astrophysiker...
 

holger_merlitz

Mitglied
Wenn ich den Artikel richtig verstehe, wurde kürzlich ein alternatives Modell zum Ablauf des Urknalls von Hawking, Hartle und Vilenkin widerlegt. Nicht durch Messungen, sondern durch irgendwelche theoretischen Berechnungen. Zum konkreten Ablauf der frühesten Phase des Urknalls, insbesondere der inflationären Phase, gibt es diverse Modelle, die sich in Details unterscheiden, die aber alle zu dem Universum führen sollen, wie wir es heute beobachten. Man wird mehr Daten brauchen, aus der Teilchenphysik und der Astrophysik, um diesen Zoo an Modellen weiter eingrenzen zu können. Das ist ja der normale Weg in der Wissenschaft.

Ein Protondurchmesser ist für einen Teilchenphysiker übrigens eine riesige Strecke - das sind etwa 10^20 (also 100000000000000000000) Planck-Längen. Das ist viel Raum für ein ziemlich komplexes Universum :cool:

Wer sich mit diesen Themen beschäftigt, muss ablegen, was er an Intuition aus seinem Alltag mitgebracht hat. Hier herrschen andere Maßstäbe und die Aussage 'nicht vorstellbar' kann nicht als Argument gegen eine Theorie gelten. Ein Universum bestand in dieser frühesten Phase aus einer extrem heißen und dichten 'Suppe' aus hauptsächlich Strahlung (also Photonen), sowie elementarer Teilchen und Anti-Teilchen aller Sorten, die beständig erzeugt und wieder vernichtet wurden. Zusammengesetzte Teilchen wie Protonen oder gar Atome gab es da noch nicht. Je mehr wir an Teilchenphysik betreiben, desto mehr lernen wir über die Eigenschaften dieser heißen Phase des Universums.

Viele Grüße,
Holger
 

Mischa

Mitglied
Hi Kirk,

Holger hat dir bereits sehr gut geantwortet, da habe ich nichts hinzuzufuegen. Nur zu einem wollte ich auch noch etwas hinzufuegen:

Weltweit Millionen an 'Hobby-Astrophysikern' können durchaus von Zeit zu Zeit eine vernünftigen neuen (Denk-)Ansatz finden und die 'Profis' können dann versuchen, diesen weiterzuverfolgen bzw. mathematisch / Formel-technisch abzuklopfen und das kann helfen, in dem einen oder anderen Bereich Fortschritte zu erzielen.
Ich halte es fuer ausgeschlossen, dass Nicht-Fachleute einen "neuen Denkansatz" finden, der letzten Endes allgemeine Relativitaetstheorie und Quantenphysik erfolgreich vereint (oder auch nur einen Teilaspekt beleuchtet). Das impliziert letzten Endes eine korrekte Beschreibung der Anfangsphase des Universums und des inneren Schwarzer Loecher, sowie im nicht extremen Grenzfall einen Uebergang zu diesen beiden extrem gut bestaetigten Theorien.

Fuer einen aussichtsreichen Kandidaten muesstest du eine grosse Zahl Experten mobilisieren, die sich das ansehen, simulieren, auf tausenden Seiten auf mathematische Konsistenz testen, ueberpruefbare Vorhersagen machen (Experimente, die wahrscheinlich viele 100 Millionen kosten) usw usw. Das passiert nur, wenn derjenige, der diese Idee hat, z.B. mathematisch darlegen kann, dass grundlegende und gut bekannte Eigenschaften der allg Relativitaetstheorie und Quantenphysik daraus folgen, wie z.B. das Aequivalenzprinzip, Konstanz der Lichtgeschwindigkeit, Unschaerfe, Verschraenkung. Sonst macht sich niemand daran, hier Zeit reinzustecken und auch die entsprechenden Mittel zu beantragen. Das schliesst Nicht-Fachleute einfach aus.

Das soll nicht heissen, dass eine solche Theorie in ihren konzeptuellen Grundzuegen fuer Normalsterbliche unverstaendlich bleiben wuerde. Stephen Wolfram versucht z.B, gerade darzulegen, wie man anhand wiederholter voellig abstrakter und simpler mathematischer Abbildungen und dem Prinzip kausaler Invarianz komplexe Gebilde erhaelt, die sowohl allgemeinrelativistische als auch quantenmechanische Eigenschaften haben. Ob sowas tatsaechlich eine korrekte Beschreibung unseres Universums liefern kann ist eine andere Frage, deren Beantwortung mit sehr hohem Aufwand verbunden ist. Lesenswert ist es allemal.

mischa
 

kirk11

Mitglied
Ich halte es fuer ausgeschlossen, dass Nicht-Fachleute einen "neuen Denkansatz" finden, der letzten Endes allgemeine Relativitaetstheorie und Quantenphysik erfolgreich vereint (oder auch nur einen Teilaspekt beleuchtet).

Was ich meinte war ein 'klein wenig' bescheidener. Es gibt hunderte ungelöste Detailfragen in den verschiedensten Bereichen wo ein bisschen frisches Brainstorming von (zwar nicht studierten) aber doch einigermaßen informierten 'Amateuren' durchaus von Zeit zu Zeit eine punktuelle Hilfe sein könnte - so sehe ich das zumindest.

'Den großen Wurf' wird sich sicher kein Hobbyastronom zutrauen (außer er ist ein bisschen größenwahnsinnig... ;)).

Eines der aktuelle Problemfelder ist z.B. das Thema Singularität.

Man versucht hier durch die Vereinigung von allgemeiner Relativitaetstheorie und Quantenphysik zu neuen Erkenntnissen zu kommen.
Extrem komplex und schwierig das ganze, das kann ich mir gut vorstellen.

Oft wird Singularität als Punkt beschrieben oder bei rotierenden SL als Ring.

Aber wie unterscheidet sich diese Singularität bei einem kleinen stellaren SL (mit 10 Sonnenmassen) im Vergleich zu einem supermassereichen SL (mit z.B. 10 Milliarden Sonnenmassen) ? Der (unterschieds-)Faktor von 1 Milliarde muß sich doch irgendwie auf die Singularität auswirken (und ich meine jetzt nicht die natürlich viel höhere Gravitationskraft welche vom supermassereichen SL ausgeht), würde ich denken...

Zu einem anderen Punkt, zitiert aus Wikipedia:

...Das bedeutet, dass an diesen Orten die Metrik der Raumzeit ebenfalls divergiert und die Singularität kein Bestandteil der Raumzeit ist...

Das ist für mich eine ganz wichtiger Punkt und wo ich eine vom Mainstream abweichende Meinung habe.
Wenn etwas kein Bestandteil der Raumzeit ist wie kann dies dann Raum, Zeit und Materie beeinflussen ?
Ich glaube dass es auch in der Singularität (von SL) Raum und Zeit gibt, nur in einer 'exotischen' Art und Weise und welche wir deswegen bisher weder verstehen noch beschreiben können.
 
Zuletzt bearbeitet:

kirk11

Mitglied
Ein Protondurchmesser ist für einen Teilchenphysiker übrigens eine riesige Strecke - das sind etwa 10^20 (also 100000000000000000000) Planck-Längen.

Wenn man sich das etwas näher ansieht bleibt von den Nullen aber nicht viel übrig:

Während dieser sogenannten Inflation dehnte sich das Universum innerhalb von 10^−35 bis 10^−32 Sekunden um einen Faktor zwischen 10^30 und 10^50 aus... Der Bereich, der dem heute beobachtbaren Universum entspricht, hätte dabei der Theorie zufolge von einem Durchmesser, der den eines Protons weit unterschreitet, auf etwa 10 cm expandieren müssen.

Wenn man das von 10 cm zurückrechnet - die Größe eines Protons beträgt 1,7 · 10^−15 m, dann wird das aber ganz winzig, sogar deutlich unterhalb der Planck-Länge, soweit ich das richtig berechnet habe (wenn man einen Durchschnitts-Expansionswert von 10^40 heranzieht).

Und das ist am Anfang der GUT-Ära; bei der zuvor stattfindenen Planck-Zeit nach 10^-43 Sekunden nach dem Urknall war das Ganze noch viel heißer und kompakter... :cool:
 

Mischa

Mitglied
Hi Kirk,

eine echte Singularitaet in einer Theorie weist lediglich darauf hin, dass diese Theorie den entsprechenden Ort oder Zustand physikalisch nicht korrekt beschreiben kann und daher unvollstaendig ist. Eine uebergeordnete Theorie, welche ART und QM als Grenzfall enthaelt (d.h. dort, wo Gravitation und quantenmechanische Effekte nicht gleichzeitig bedeutend sind), wird kein Problem haben, die Raumzeitstruktur und den Materiezustand im Inneren eines Schwarzen Loches korrekt beschreiben zu koennen, falls noetig in Abhaengigkeit der Masse. Gleiches gilt fuer das fruehe Universum.

LG,

mischa
 

kirk11

Mitglied
Hi Kirk,

eine echte Singularitaet in einer Theorie weist lediglich darauf hin, dass diese Theorie den entsprechenden Ort oder Zustand physikalisch nicht korrekt beschreiben kann und daher unvollstaendig ist. Eine uebergeordnete Theorie, welche ART und QM als Grenzfall enthaelt (d.h. dort, wo Gravitation und quantenmechanische Effekte nicht gleichzeitig bedeutend sind), wird kein Problem haben, die Raumzeitstruktur und den Materiezustand im Inneren eines Schwarzen Loches korrekt beschreiben zu koennen, falls noetig in Abhaengigkeit der Masse. Gleiches gilt fuer das fruehe Universum.

LG,

mischa
Also dagegen gibt es nichts einzuwenden, dass klingt schlüssig, wenn auch der 'Durchbruch' erst geschafft werden muß.

Ich sehe nur etwas die Gefahr dass das Ganze vielleicht zu ambitioniert & formal-mathematisch angegangen wird, dass man mit der gesuchten 'Super-Theorie' dann gleich alles bis auf die 5. Stelle nach dem Komma berechnen könnte möchte.

Mich würde interessieren wie ernst denn aktuell die theoretischen Gebilde von Wurmlöchern genommen werden (in Zusammenhang mit SL). Niemand geringerer als Albert Einstein (und Nathan Rosen) hatten sie immerhin 1935 erstmals ins Spiel gebracht.

Die extreme Gravitationskraft der SL erzeugt ja eine Anomalie in der (Krümmung der) Raumzeit, normalerweise bildlich dargestellt als ein nach unten gerichteter Trichter.
Kann man das nicht in Richtung (zumindest) einer zusätzlichen Dimension interpretieren, weil zumindest theoretisch könnte sich alles mögliche in diesen Trichter bewegen, am naheliegendsten (auch) die von einem SL annihilierte Materie ?

Diese theoretische Möglichkeit besteht nur in Zusammenhang mit einem SL, der Singularität und der dadurch entstandenen extremen Raumkrümmung. Eine 'normale' Gravitation z.B. eines mittelgroßen Sternes führt zwar auch zu einer Raumkrümmung, aber eben bei weitem nicht zu einer so extremen als dass ein tiefes Loch im 'Boden' der Raumzeit entstehen kann. Ich gehe mal davon aus, das je massereicher ein SL ist, desto höher der Effekt der Raumkrümmung (inklusive 'Trichter') ausfällt.

Diese Überlegungen sind bei weitem nicht von irgendeinem Neuigkeitswert (und könnten auch noch deutlich ausgebaut werden) - das ist mir schon klar - aber quasi zum Aufwärmen bevor man sich (als entsprechend ausgebildeter Profi) dann in weiterer Folge auf die formal-theoretische Arbeit stürzt, könnte so grob veranschaulicht werden, in welche Richtung sich das Ganze (in einfachen Bildern ausgedrückt) entwickeln könnte.

Zum Abschluß noch diese zugegebenermaßen ziemlich phantasievolle Überlegung:
Wenn man postuliert dass die Singularität quasi die Pforte zum nach unten gerichteten Trichter in der Raumzeit ist, und dadurch z.B. Materie in eine Dimesion (oder mehrere Dimensionen) fließt welche wir (noch) nicht 'auf dem Rader' haben (können), dann könnte das erklären warum die Singularität gleichzeit als Punkt oder Ring beschrieben werden kann und andererseits die Pforte zu sehr viel Masse sein könnte, welche durch sie in den Trichter der extrem gekrümmten Raumzeit fließt.
 

kirk11

Mitglied
Hi Kirk,

eine echte Singularitaet in einer Theorie weist lediglich darauf hin, dass diese Theorie den entsprechenden Ort oder Zustand physikalisch nicht korrekt beschreiben kann und daher unvollstaendig ist. Eine uebergeordnete Theorie, welche ART und QM als Grenzfall enthaelt (d.h. dort, wo Gravitation und quantenmechanische Effekte nicht gleichzeitig bedeutend sind), wird kein Problem haben, die Raumzeitstruktur und den Materiezustand im Inneren eines Schwarzen Loches korrekt beschreiben zu koennen, falls noetig in Abhaengigkeit der Masse. Gleiches gilt fuer das fruehe Universum.

LG,

mischa
Also dagegen gibt es nichts einzuwenden, dass klingt schlüssig, wenn auch der 'Durchbruch' erst geschafft werden muß.

Ich sehe nur etwas die Gefahr dass das Ganze vielleicht etwas zu ambitioniert & formal-mathematisch angegangen wird, dass man mit der gesuchten 'Super-Theorie' dann gleich alles bis auf die 5 Stelle nach dem Komma berechnen könnte möchte...

Mich würde interessieren wie ernst denn aktuell die theoretischen Gebilde von Wurmlöchern genommen werden. Immerhin niemand geringerer als Albert Einstein (und Nathan Rosen) hatten sie 1935 erstmals ins Spiel gebracht.

Die extreme Gravitationskraft der SL erzeugt ja eine Anomalie in der (Krümmung der) Raumzeit, normalerweise bildlich dargestellt als ein nach unten gerichteter Trichter.
Kann man das nicht in Richtung (zumindest) einer neuen Dimension interpretieren, weil theoretisch könnte alles mögliche in diesen Trichter gezogen werden, am naheliegendsten die von einem SL annihilierte Materie (Raumkrümmung = Gravitation) ?

Noch eine zugegebenermaßen ziemlich phantasievolle Überlegung:
Wenn tatsächlich (u.a.) Materie in (uns noch unbekannte) eine oder mehrere Dimensionen fließen würde, quasi in das durch die extreme Gravitation entstandene Loch oder Trichter in der Raumzeit, dann könnte das erklären warum sich gleichzeitig Materie 'verschieben' kann ohne extrem dicht zu werden, wir diese aber nach unseren Mess-Möglichkeit nur als extrem dicht beschreiben können, weil wir diese Dimension bzw. Dimensionen nur punktförmig oder ringförmig wahrnehmen können (und nicht deren 'Tiefe').
 
Zuletzt bearbeitet:

M_Hamilton

Mitglied
Die extreme Gravitationskraft der SL erzeugt ja eine Anomalie in der (Krümmung der) Raumzeit, normalerweise bildlich dargestellt als ein nach unten gerichteter Trichter.
Kann man das nicht in Richtung (zumindest) einer neuen Dimension interpretieren, weil theoretisch könnte alles mögliche in diesen Trichter gezogen werden, am naheliegendsten die von einem SL annihilierte Materie (Raumkrümmung = Gravitation) ?
Dieser Trichter kommt nur daher, dass man die 2-dimensional gedachte Raumzeit in den 3-dimensionalen Anschauungsraum einbettet. In der klassischen Allgemeinen Relativitätstheorie ist die 4-dimensionale Raumzeit nicht in eine höher-dimensionale Raumzeit eingebettet, auch nicht die Schwarzschild-Raumzeit (Trichter) oder Wurmloch-Raumzeiten, sondern in sich gekrümmt. Das ist genau einer der Punkte, in der die populärwissenschaftliche Darstellung teilweise irreführend ist und zu falschen Vorstellungen führt ("in welche Dimension dehnt sich der Trichter aus?", "in welche Dimension expandiert das Universum?", etc.).

Viele Grüße
Mark
 

M_Hamilton

Mitglied
In diesen Büchern kann man fast alles zur klassischen Allgemeinen Relativitätstheorie nachlesen:





Sehr zu empfehlen sind auch zwei kleine Bücher von Einstein selbst:



Viele Grüße
Mark
 

kirk11

Mitglied
In der klassischen Allgemeinen Relativitätstheorie ist die 4-dimensionale Raumzeit nicht in eine höher-dimensionale Raumzeit eingebettet, auch nicht die Schwarzschild-Raumzeit (Trichter) oder Wurmloch-Raumzeiten, sondern in sich gekrümmt.

Das Problem ist - lese nur die Beiträge von den Profis oberhalb durch - dass man bei physikalischen Singularitäten, SL sowie rund um den Urknall 'nur' mit der Allg. Relativitätstheorie halt nicht weiterkommt. Diese alleine reicht zur mathematisch-theoretischen Beschreibung einfach nicht mehr aus - sonst wäre wohl z.B. alles rund die SL schon längst geklärt.

Übrigens behaupte ich nicht dass die 4-dimensionale in eine höher-dimensionale Raumzeit eingebettet ist. Mein Gedankengang ist, dass die unzweifelhaft extreme Raumkrümmung durch Singularitäten etwas erzeugt, was 1 oder mehreren zusätzlichen Dimensionen von der Wirkung her quasi entspricht. Ob man das als (zusätzliche) Dimension(en) bezeichnet oder nicht ist dann mehr eine semantische Frage.

Und zum Thema Wurmloch nochmals: dieses wird zwar gerne von Science Fiction und Populärwissenschaft aufgegriffen (weil die Idee dahinter halt ziemlich spektakulär ist), deren theoretischen 'Erfinder' sind aber so seriöse Wissenschaftler wie Einstein und Rosen.
 
Zuletzt bearbeitet:

M_Hamilton

Mitglied
Das Problem ist - lese nur die Beiträge von den Profis oberhalb durch - dass man bei physikalischen Singularitäten, SL sowie rund um den Urknall 'nur' mit der Allg. Relativitätstheorie halt nicht weiterkommt. Diese alleine reicht zur mathematisch-theoretischen Beschreibung einfach nicht mehr aus - sonst wäre wohl z.B. alles rund die SL schon längst geklärt.
Ach ja, und du willst diese Probleme lösen, indem du etwas ins Blaue hinein spekulierst?

Übrigens behaupte ich nicht dass die 4-dimensionale in eine höher-dimensionale Raumzeit eingebettet ist. Mein Gedankengang ist, dass die unzweifelhaft extreme Raumkrümmung durch Singularitäten etwas erzeugt, was 1 oder mehreren zusätzlichen Dimensionen von der Wirkung her quasi entspricht. Ob man das als (zusätzliche) Dimension(en) bezeichnet oder nicht ist dann mehr eine semantische Frage.
Genau das hast du doch geschrieben. Das ist außerdem sicher keine "semantische" Frage, sondern eine geometrische und physikalische. Lies vielleicht mal eines der Bücher oben.

Und zum Thema Wurmloch nochmals: dieses wird zwar gerne von Science Fiction und Populärwissenschaft aufgegriffen (weil die Idee dahinter halt ziemlich spektakulär ist), deren theoretischen 'Erfinder' sind aber so seriöse Wissenschaftler wie Einstein und Rosen.
Die erste neuere Arbeit zu Wurmlöchern stammt von Morris und Thorne:


Das Standardbuch zu Wurmlöchern stammt von Matt Visser:


Die übliche Art, wie man Wurmloch-Lösungen der ART konstruiert, ist zuerst eine Wurmloch-Metrik zu definieren und dann zu sehen, welchen Energie-Impuls-Tensor (rechte Seite der Einstein-Feldgleichungen) diese Lösung hat. Dabei kommt heraus, dass Wurmlöcher nur durch exotische Materie mit negativer Massendichte offen gehalten werden können (traversable wormhole). Diese Form von Materie verletzt einige Energiebedingungen (energy conditions), die man üblicherweise von Materie annimmt. Deshalb ist völlig unklar, ob Wurmlöcher existieren können. Du findest viele Artikel zu dem Thema im arXiv:


Viele Grüße
Mark
 

kirk11

Mitglied
Ach ja, und du willst diese Probleme lösen, indem du etwas ins Blaue hinein spekulierst?

Natürlich kann ich keine Probleme lösen, aber Überlegungen festhalten, das ist halt wie ein Diskussionsforum funktioniert.

Der von Dir erkennbare Ansatz die Problemstellung mit dem 'Allheilmittel' ART lösen zu wollen - obwohl das selbst die Experten-Kollegen für nicht ausreichend einschätzen - erscheint mir jedenfalls nicht sehr aussichtsreich.

Ok wenn Du mich bezüglich zusätzlicher Dimension(en) festnageln willst:
Ja, ich glaube dass man so etwas z.B. rund um ein SL postulieren sollte.
Das ist nach meiner Ansicht die immer noch bessere Beschreibung als Milliarden Sonnenmassen + Licht +... welche in einem Punkt oder Ring praktisch ohne Größe verschwinden (beim entsprechenden SL-Typ) .

Was Wurmlöcher betrifft:
Ich wollte festhalten dass ich das prinzipiell für ein ernstzunehmendes theoretisches Thema halte und nicht nur der Science-Fiction Abteilung zugehörig.
Nach Deiner Reaktion vermute ich dass Du das ähnlich siehst; jetzt dazu ein Detail-Diskussion zu starten macht aus meiner Sicht wenig Sinn obwohl ich das Thema an sich hoch interessant finde.
 

M_Hamilton

Mitglied
Der von Dir erkennbare Ansatz die Problemstellung mit dem 'Allheilmittel' ART lösen zu wollen - obwohl das selbst die Experten-Kollegen für nicht ausreichend einschätzen - erscheint mir jedenfalls nicht sehr aussichtsreich.
Das habe ich so nicht geschrieben, die ART ist nur die Grundlage für alles, was danach kommt (z.B. Stringtheorie). Wenn man die ART schon nicht wirklich verstanden hat, sollte man nicht über noch kompliziertere Theorien spekulieren.

Ok wenn Du mich bezüglich zusätzlicher Dimension(en) festnageln willst:
Ja, ich glaube dass man so etwas z.B. rund um ein SL postulieren sollte.
Das ist nach meiner Ansicht die immer noch bessere Beschreibung als Milliarden Sonnenmassen + Licht +... welche in einem Punkt oder Ring praktisch ohne Größe verschwinden (beim entsprechenden SL-Typ) .
Warum glaubst du, dass man das postulieren sollte, und worauf beruht deine Ansicht? Ist das einfach deine "Meinung" und deine "Einschätzung"? Kannst du überhaupt zu einer sinnvollen Meinung kommen, wenn du diese Dinge mathematisch-physikalisch (anscheinend) nicht nachvollziehen kannst, oder solltest du dich nicht lieber einer Meinung dazu enthalten?

Viele Grüße
Mark
 

kirk11

Mitglied
Du hast geschrieben:

In der klassischen Allgemeinen Relativitätstheorie ist die 4-dimensionale Raumzeit nicht in eine höher-dimensionale Raumzeit eingebettet, auch nicht die Schwarzschild-Raumzeit (Trichter) oder Wurmloch-Raumzeiten, sondern in sich gekrümmt.

Das war bisher so ziemlich das einzige Mal wo Du konkret auf meine Argumente zum Thema Singularität / SL eingegangen bist und da beziehst Du Dich auf die ART.

Für 95 % was ich hier schreibe kann ich Artikel oder Referenzen von etablierten Astrophysikern oder ähnlich qualifizierten Experten zitieren, auch wenn diese nicht immer den Mainstream vertreten.

In Bezug auf SL / Singularitäten ist das von Natur aus erheblich schwerer, weil es hier bisher nur sehr wenig abgesichertes Wissen gibt.

Die Postulation zusätzlicher Dimensionen sind z.B. in der String-Wissenschaft gang und gäbe (quasi unter 'Normal-Bedingungen') - ob zurecht oder nicht lasse ich dahingestellt, ich weiß nicht was daran so überrascheind oder abwegig sein soll, wenn man diese in Bezug auf ein so außergewöhnliches Objekt wie ein SL auch ins Spiel bringt.
 

kirk11

Mitglied
Warum glaubst du, dass man das postulieren sollte, und worauf beruht deine Ansicht? Ist das einfach deine "Meinung" und deine "Einschätzung"?

An und für sich habe ich das oberhalb schon Ansatz-weise gemacht, aber ich kann das gerne noch ausführlicher darstellen:

Grund Nr.1: Für z.B. viele Milliarden Sonnenmassen braucht man nach meiner Meinung mehr Platz als den postulierten Punkt / Ring einer Singularität. In den uns bekannten 4 Dimensionen ist die postulierte Größe dafür aber extrem (und zu) winzig.

Grund Nr.2: Die Raumkrümmung ist nichts abstraktes sondern etwas sehr reeles. Sie bewirkt ja laut ART das was auch Gravitation genannt wird und beeinflußt die Bahnen von Himmelskörpern, Licht, etc.
Jede Raumkrümmung hat auch eine 'Sogwirkung' bzw. - klassischer ausgedrückt -eine gravitative Anziehzungskraft.
Im Fall eines SL (und je massereicher desto stärker ist auch dieser Effekt) ist die Raumkrümmung keine 'Delle' in der Raumzeit sondern quasi ein Loch ohne Boden. Die entsprechende 'Sogwirkung' ist entsprechend stark und z.B. Masse wird in das Loch der Raumkrümmung gezogen.
In welche Richtung sonst soll die Gravitationskraft wirken ?
Die Masse wird zuvor durch die gewaltigen Kräfte extrem komprimiert.

Wenn man sich einmal von der Vorstellung einer Singularität löst, dann ist es doch eigentlich eine ganz natürlicher und auf der Hand liegender Vorgang dass z.B. Masse in ein gewaltiges Gravitationsloch hineinfällt, genauso wie es z.B. unvermeidlich ist, dass ein Komet oder Asteroid auf der Erde einschlägt wenn er bei der Annäherung eine gewisse Entfernung unterschreitet.
 
Das Homepagetool mit der aktuellen Mondphase u.v.m.

(Alle Angaben für 10 Grad ö.L. Länge / 50 Grad n.B.)

In Kooperation mit www.Der-Mond.org Hole Dir jetzt das kostenlose Mondtool für Deine Homepage

Oben